В отличие от закрытых, или изолированных, открытые системы обмениваются с окружающей средой энергией, веществом и информацией. Все реальные системы являются именно открытыми.
В открытых системах также производится энтропия, т.к. в них происходят необратимые процессы, но энтропия в этих системах не накапливается, как в закрытых системах, а выводится в окружающую среду. Так как энтропия характеризует степень беспорядка в системе, то можно сказать, что открытые системы живут за счет заимствования порядка из внешней среды.
Открытые системы и неравновесная термодинамика.
Классическая термодинамика в своем анализе систем в значительной мере абстрагировалась от их реальной сложности, в частности, отвлекалась от их взаимодействия с внешней средой. Поэтому её исходное понятие закрытой, или изолированной, системы не отражала действительного положения вещей и приводила к противоречию с результатами исследований в биологии и социальных науках. Эволюционная теория Дарвина свидетельствовала, что живая природа развивается в направлении усовершенствования и усложнения новых видов растений и животных. История, социология и др. социальные и гуманитарные науки показывали, что в обществе, несмотря на отдельные зигзаги и движение вспять, в целом наблюдается также прогресс.
В противоположность этому классическая термодинамика утверждала, что физические и другие системы неживой природы эволюционируют в направлении усиления их беспорядка, разрушения. В таком случае непонятно, как из неживой природы, системы которой имеют тенденцию к дезорганизации, могла появиться когда либо живая природа, где системы, напротив, стремятся к совершенствованию и усложнению своей организации.
Опыт и практическая деятельность свидетельствовали, что понятия закрытой системы является далеко идущей абстракцией, и поэтому она очень упрощает и огрубляет действительность, так как в ней трудно или даже невозможно найти системы, которые бы не взаимодействовали с окружающей средой, состоящей так же из систем. Поэтому в новой термодинамике место закрытой системы заняло иное фундаментальное понятие открытой системы, которая способна обмениваться с окружающей средой веществом, энергией и информацией.
Одно из первых определений этого понятия принадлежит выдающемуся австрийскому физику Эрвину Шредингеру (1887-1961).
Средство, при помощи которого организм поддерживает себя постоянно на достаточно высоком уровне упорядоченности (равно на достаточно низком уровне энтропии), в действительности состоит в непрерывной извлечении упорядоченности из окружающей его среды.
Взаимодействуя со средой, открытая система не может оставаться замкнутой, т.к. вынужденно взаимодействует извне либо новое вещество, или свежую энергию и одновременно выводить в среду использованное вещество и отработанную энергию.
В ходе своей эволюции система постоянно обменивается энергией с окружающей средой, а следовательно производит энтропию. Но в отличие от закрытых систем эта энтропия, характеризующая степень беспорядка в системе, не накапливается в ней, а удаляется в окружающую среду. Это означает, что использованная, отработанная энергия рассеивается в окружающей среде и взамен её из среды извлекается новая, свежая энергия, способная производить полезную работу.
Такого рода материальные структуры, способные диссипиировать или рассеивать энергию, называются диссипативными. То есть становится ясно, что открытая система не может быть равновесной, потому что её функционирование требует непрерывного поступления из внешней среды энергии или вещества, богатого энергией. В результате такого взаимодействия система извлекает порядок из окружающей среды и тем самым вносит беспорядок в эту среду.
Переход от термодинамики (правильнее термостатики) равновесных состояний к термодинамике неравновесных процессов несомненно, знаменует прогресс в развитии ряда областей науки.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему